基于波长调制光谱的汞气监测技术研究.pdf

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1、硕士学位论文基于波长调制光谱的汞气监测技术研究RESEARCHONMERCURYGASMONITORINGTECHNOLOGYBASEDONWAVELENGTHMODULATIONSPECTROSCOPY徐连杰哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O433学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文基于波长调制光谱的汞气监测技术研究硕士研究生：徐连杰导师：娄秀涛副教授申请学位：理学硕士学科：物理学所在单位：物理系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O433U.D.C:5

2、35DissertationfortheMasterDegreeinScienceRESEARCHONMERCURYGASMONITORINGTECHNOLOGYBASEDONWAVELENGTHMODULATIONSPECTROSCOPYCandidate：XuLianjieSupervisor：AssociatedProf.LouXiutaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeofScienceSpeciality：PhysicsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofD

3、efence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士论文摘要汞污染是环境污染的重要组成部分之一，汞污染严重威胁着人类的健康。汞污染的主要来源之一是人类活动造成的汞排放。我国是汞污染最严重的国家之一，人们对大气污染的关注程度也越来越重视。近年来我国以及世界相关组织对汞排放进行了限制，因此对汞气的监测技术的提高的需求越来越大。利用光学方法进行汞监测是现代汞监测技术的主流方法。光学测量方法相对于化学方法具有测量范围广、非接触的优点。波长调

4、制光谱技术是一种高灵敏度的光学测量方法，具有灵敏度高、价格低廉和体积小巧等优点。本文主要是针对气态的汞搭建了有效的监测系统。对环境污染特别是汞污染的防治具有重要的意义。本文设计了可调谐的紫外激光光源。本课题所使用的二极管激光器是多模激光器，中心输出波长为505nm，利用注入电流和工作温度对激光器的波长进行调控，同时增加光栅外腔来达到将激光波长调节到接近单模输出的507.3nm，通过BBO晶体对光的倍频效应获得253.7nm的激光。本文还对二极管激光的光谱、功率与注入电流和温度之间的关系进行了表征。本文还探究了倍频能量转化效率与基频光功率间的关系。

5、本文利用波长调制光谱技术对汞气进行监测，激光器注入电流受到低频锯齿波信号的调控的同时受到高频正弦波的调制。本文探究了本系统调制信号的最佳幅值和谐波信号质量最佳的谐波信号的阶次。同时确立了本系统的激光光源工作的最佳温度、中心电流的大小以及最佳的光栅角度。PMT检测到的信号经过解调作用后获得谐波信号，根据谐波信号与汞气浓度成正比的关系推演出待测气体的浓度。本文的实验中还采用了关联光谱技术来提高监测的准确度，完成了双光路的监测和拟合,给出了不同浓度的汞池的吸收信号的强度。经过连续一个小时的监测，统计了系统的Allan方差。本系统的灵敏度达到了40ng/

6、m2。关键词：汞污染；二极管激光器；波长调制光谱技术；关联光谱技术；激光倍频-I-哈尔滨工业大学理学硕士论文AbstractMercurypollutionisanimportantpartofenvironmentalpollution.Mercurypollutionisaseriousthreattohumanhealth.Oneofthemainsourcesofmercurypollutioniscausedbyhumanactivities.Chinaisoneofthecountrieswiththemostseriousmercu

7、rypollution.Peoplepaymoreandmoreattentiontoatmosphericpollution.Inrecentyears,Chinaandotherrelevantorganizationsintheworldhaveimposedrestrictionsonmercuryemissions.Asaresult,pollutionhasincreasedthedemandformercurygasmonitoringtechnologies.Themainstreammethodofmoderntechnolog

8、yformercurymonitoringisbasedonopticalmethods.Opticalmeasurementmetho